SSD硬盘新手入门-类型与种类全面解析

SSD硬盘新手入门-类型与种类全面解析

SSD(固态硬盘)以其卓越的性能优势在存储市场上迅速崛起,取代了传统的机械硬盘。然而,对于Windows 10或11用户来说,在升级或安装新SSD时,确定SSD是SATA还是NVMe类型可能会成为一大挑战,特别是对于那些不太熟悉技术的用户。

不必担忧,本文将为您详细解析这两种SSD类型,并介绍它们的外形尺寸、接口类型以及通信协议。此外,我们还将探讨几种简单有效的方法,帮助您轻松识别PC中的SSD类型,让您在升级存储设备的道路上更加得心应手。

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固态硬盘(SSD)是一种先进的存储设备,它摒弃了传统机械硬盘(HDD)中的旋转磁盘和移动部件,代之以基于NAND的闪存芯片来存储数据。由于其独特的构造,SSD提供了前所未有的数据访问速度,使其成为现代计算机和设备的理想存储解决方案。

与HDD相比,SSD的优势显而易见。由于它使用电子方式而非磁性方式存储数据,SSD不仅读写速度更快,而且更加可靠和耐用。没有易损的移动部件意味着SSD能在更广泛的温度和湿度范围内工作,同时减少了因机械故障导致的数据丢失风险。

SSD的出色性能不仅限于读写速度。它们还提供了更快的启动时间、程序加载和文件传输速度,让您的计算机和应用程序运行得更加流畅。此外,由于没有旋转磁盘,SSD运行时完全静音,并且功耗更低,这对于笔记本电脑和其他移动设备来说尤为重要。

在数据存储方面,SSD同样表现出色。它们能够快速且高效地访问数据,这意味着您可以在更小的空间内存储更多的数据。因此,SSD非常适合用于空间有限的笔记本电脑和其他便携式设备。

市场上存在多种类型的SSD,它们按照大小和接口进行分类。大小通常被称为“外形尺寸”,而接口则被称为“连接器”。除此之外,SSD的“控制器”类型或“通信协议”也是影响其性能的关键因素。了解这些不同类型的SSD及其传输协议,将帮助您根据自己的需求选择最适合的存储设备。

SSD 传输协议

传输协议,也称为“接口标准”,决定了存储设备和主板之间通信的方式。目前,两种主流的SSD传输协议是:

  1. 高级主机控制器接口 (AHCI)AHCI 最初于2004年发布,主要是为机械硬盘驱动器设计的。它作为一种标准接口,允许操作系统与串行ATA(SATA)存储设备(包括SSD和HDD)之间进行通信。AHCI的主要优势在于支持原生命令队列(NCQ)、热插拔,以及每个SATA控制器使用多个驱动器的能力。这些功能增强了存储设备的性能、可靠性和灵活性。尽管AHCI最初并不是为SSD设计的,但它在SSD刚出现时仍是一种可行的选择,直到更先进的NVMe协议的出现。
  2. 非易失性内存高速 (NVMe)NVMe 是一种专为SSD优化的通信协议。与基于SATA的传统SSD不同,NVMe驱动器使用PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)接口,通过Non-Volatile Memory Express协议与系统进行通信。这种组合提供了更大的带宽和更高的数据传输速率,使得NVMe SSD能够以惊人的速度读写数据。NVMe SSD的速度优势对于需要处理大量数据或追求快速加载时间的用户(如视频编辑师和游戏玩家)来说尤为显著。NVMe协议允许SSD直接与CPU通信,从而绕过了SATA接口带宽的限制,进一步提升了性能。

SSD 外形规格

在计算领域,外形规格指的是组件或设备的物理尺寸和形状。对于SSD而言,外形规格描述了驱动器的物理设计,包括其形状、大小和接口连接方式。不同的外形规格适用于不同的系统配置和应用场景,因此选择合适的SSD外形规格对于确保系统的兼容性和性能至关重要。

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外形决定了SSD如何被安装到计算机或其他设备中。目前市场上有多种不同的SSD外形规格可供选择,每种规格都有其独特的物理设计和适用场景。

  1. 2.5 英寸

2.5 英寸SSD是最常见的外形规格,尤其适用于笔记本电脑。不过,由于其配备了SATA接口(前文中已讨论),它也可以轻松地安装到台式机和服务器中,作为传统机械硬盘的替代品。这种SSD的每个驱动器可提供高达4TB的存储空间,非常适合需要大容量和快速加载速度的用户。然而,需要注意的是,其较大的尺寸可能不太适合追求高便携性的设备。

  1. U.2

U.2是为高性能服务器和工作站设计的一种相对较新的SSD外形规格。它是SATA Express接口的升级版,但外观上与标准的2.5英寸SSD非常相似,只是稍厚一些。U.2 SSD使用与M.2相同的PCIe通道,因此提供极高的传输速度。此外,通过适当的转换适配器,它们也可以与M.2接口兼容。

  1. mSATA

mSATA是SATA SSD的微型版本,专为空间受限的系统而设计。除了尺寸不同外,它的引脚数量和形状与普通SATA SSD相同。由于外壳被移除,mSATA SSD比普通SATA SSD更小,这使得它成为现代笔记本电脑等存在空间问题的设备的理想选择。传输速率方面,mSATA SSD与SATA SSD相当,接近150 MB/s。

  1. M.2

M.2 SSD,以前被称为“下一代外形规格 (NGFF)”,是一种小巧且纤薄的存储设备,专为超薄笔记本电脑和平板电脑设计。M.2 SSD比2.5英寸SSD更小、更紧凑,它们通过不同的接口类型连接到主板,包括SATA和PCIe(如本文之前所讨论)。

目前市场上的M.2 SSD有两种类型,通过Key类型进行区分。Key定义了引脚配置和凹口配置。常见的Key类型有B和M。M Key在较小的槽口中只有5个引脚,而B Key有6个。在选择M.2 SSD时,请确保它与您的主板兼容,并检查主板支持的Key类型和接口类型。

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M.2 是目前可用的最小外形的 SSD,并且被广泛用作 NVMe SSD 的接口配置,因为它无需任何额外的电缆。M.2 SSD 直接从主板的接口获取电力,占用空间极少,传输速度通常高达 3500 MB/s。

然而,也存在 M.2 SATA 固态硬盘,它们虽然具有 M.2 的外形,但内部使用的是 SATA 控制器作为传输协议,因此速度上与传统 SATA SSD 相当。

由于 NVMe M.2 SSD 与 PCIe 插槽共享相同的通道,它们通常能够充分利用 PCIe 的带宽,使得 M.2 NVMe SSD 的性能远超 SATA SSD,几乎是后者的 5 倍以上。

M.2 SSD 的一个潜在缺点是,尽管它们的性能卓越,但目前市场上的容量限制主要达到 2 TB,虽然有些高端产品已经开始提供更高的容量。

SSD 接口类型

除了外形规格外,SSD 还有另一种分类,即连接器或接口。接口是 SSD 与主板或电缆连接的部分,不同的接口具有不同的形状和引脚数量。

以下是市场上常见的 SSD 连接器类型:

串行高级技术附件 (SATA)

SATA(Serial Advanced Technology Attachment)是 SSD 的一种常见接口类型,通过 SATA 接口与电脑相连。与传统的使用旋转磁盘的硬盘驱动器不同,SATA SSD 使用闪存来存储数据。这种闪存具有非易失性,意味着即使在断电后,数据仍然可以保存。

SATA SSD 的读写速度远超过传统硬盘驱动器,提供了更快的启动和加载时间。这些 SSD 的存储容量范围广泛,从 128GB 到 4TB 不等,适合各种需求。

对于日常任务,如网页浏览、文字处理或多媒体消费,较低容量的 SATA SSD(如 256GB 或 512GB)可能就足够了。但对于专业的内容创作者、游戏玩家或需要存储大量数据的高级用户,可能需要更大容量的 SATA SSD。

在速度方面,SATA 3.0 的理论最大传输速度为 600 MB/s,这在实际应用中可能因各种因素而略有不同。尽管如此,与机械硬盘相比,SATA SSD 仍然提供了显著的性能提升。

SATA SSD 的另一个优势是它们的广泛兼容性和相对较低的价格。它们可以与大多数带有 SATA 端口的计算机兼容,是一种经济实惠的存储升级选择。此外,SATA 接口还支持热插拔功能,方便在不关闭计算机的情况下更换硬盘驱动器。

然而,与 NVMe SSD 相比,SATA SSD 在性能上有所不及,特别是在处理大型文件或需要高速数据传输的场景中。这主要是因为 SATA 接口的带宽限制,以及 AHCI 控制器的性能限制。

SATA Express (SATAe)

SATA Express(或简称SATAe)是一种旨在提供更快数据传输速度的新型接口技术,用于连接存储设备到计算机。相比传统的SATA接口,SATA Express提供了更高的带宽和更快的传输速率,最高可达16 Gbps。

SATA Express接口是基于SATA 3.2规范发展而来的,它的主要目标是提升现有的传输速率。SATAe连接器比普通SATA连接器更大,但值得一提的是,它向后兼容常规的SATA接口。这意味着SATAe SSD既可以通过单根SATAe电缆连接到PC的主板,也可以通过两根普通的SATA电缆来实现连接。

这种技术相较于传统的SATA接口,在物理尺寸上更为紧凑,因此更适合于笔记本电脑和平板电脑等小型设备。通过使用SATA Express,用户可以连接存储设备并享受到闪电般的数据传输速度,这对于需要快速传输大型文件或处理大量数据的用户来说,无疑是一个巨大的优势。

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express)

PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)是一种用于连接高速组件的接口标准。PCIe插槽在大多数现代台式机和笔记本电脑的主板上都可以找到,用于添加各种组件,包括但不限于SSD扩展卡、图形处理器(GPU)、视频卡和声卡等。

PC上可用的PCIe插槽类型取决于主板的规格。PCIe标准已经发展到第六代,每一代都提供了比前一代更高的带宽。因此,您所使用的PCIe代数越高,SSD传输数据的速度就越快。对于追求极致性能和速度的用户来说,选择使用最新一代PCIe接口的SSD无疑是一个明智的选择。

这是一张比较不同 PCIe 世代的表格:

PCIe 迭代 带宽 千兆传输率 运行频率
PCIe 1.0 8 GB/s 2.5 GT/s 2.5 GHz
PCIe 2.0 16 GB/s 5 GT/s 5 GHz
PCIe 3.0 32 GB/s 8 GT/s 8 GHz
PCIe 4.0 64 GB/s 16 GT/s 16 GHz
PCIe 5.0 128 GB/s 32 GT/s 32 GHz
PCIe 6.0 256 GB/s 64 GT/s 32 GHz

此连接器接口是计算机中所有可用接口中最快的,因为它允许同时使用多个通道/通道。

PCIe 插槽有不同的引脚配置,范围从 1 到 16。

NVMe PCIe SSD 可以传输高达 3.5 GB/s,这就是为什么这些被认为是顶级的。 当然,这些可能也是最昂贵的 SSD 类型。

我们对当今可用的不同 SSD 的协议类型、外形尺寸和接口类型的讨论到此结束。 不过,还有一个不属于SSD的接口,大家应该都知道吧。

集成驱动电子设备(IDE)是 Integrated Drive Electronics 的缩写,它是一种在 1980 年代初首次推出的接口标准,主要用于将硬盘驱动器、CD/DVD 驱动器等存储设备连接到计算机主板。IDE 接口在个人计算机的发展中扮演了关键角色,但在 2000 年代中期,随着 SATA 等更先进接口标准的出现,IDE 逐渐被视为过时技术。

IDE 接口使用 40 针或 80 针的带状电缆进行连接,与较新的接口标准相比,它需要在存储设备上进行手动跳线配置,以指定设备是主设备还是从设备。此外,IDE 接口的传输速度也较慢,其最高速度限制在 133 MB/s,这限制了它在现代高性能系统中的应用。尽管 IDE 在过去发挥了重要作用,但现代计算机系统更倾向于使用更快速、更高效的接口标准,如 SATA 和 NVMe。

SSD 类型比较

下表显示了 M.2、NVMe 和 SATA SSD 之间的主要区别。

功能 M.2 SSD NVMe SSD SATA SSD SATA Express SSD PCIe SSD
接口类型 SATA 或  NVMe M.2 或
PCIe 或
U.2
SATA 2.5-英寸 或 3.5 英寸 PCIe
速度 SATA:
550MB/s
NVMe PCIe Gen 3: 3,500 MB/s
NVMe PCIe Gen 4: 7,500 MB/s
PCIe Gen 3: 3,500 MB/s
PCIe Gen 4: 7,500 MB/s
550 MB/s 12 GB/s PCIe Gen 3: 3,500 MB/s
PCIe Gen 4: 7,500 MB/s
延迟 非常低 非常低
兼容性 兼容 M.2 插槽 兼容 M.2 插槽 兼容 SATA 插槽 向后兼容 SATA 插槽 兼容 PCIe 插槽
外形尺寸 M.2 M.2 或附加卡 2.5-英寸 小于 2.5 英寸但大于 M.2 M.2 或附加卡
耗电量
负载性能 优秀 均等 优秀

总结

在当今的硬件市场上,选择一款适合您存储容量和传输速度需求的SSD至关重要。然而,这仅仅是故事的一部分。

同样不容忽视的是,您的计算机主板需要与所选的SSD兼容,因为不同SSD的接口可能有所不同,这直接影响数据传输的速率。

因此,确定安装在Windows PC上的SSD类型对于优化系统性能而言至关重要。了解您的SSD是SATA、NVMe还是其他类型,不仅能帮助您在未来做出明智的升级决策,还能在构建新系统时为您的购买提供指导。

幸运的是,通过采用我们概述的简易方法,您只需几个步骤即可轻松查明PC上安装的SSD类型。所以,请抽出几分钟时间,找出您系统的SSD类型,让性能和效率的提升为您带来更加流畅的计算体验。

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